論文の概要: Phase-Fidelity-Aware Truncated Quantum Fourier Transform for Scalable Phase Estimation on NISQ Hardware

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.05456v1
• Date: Tue, 07 Apr 2026 05:39:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-08 17:42:09.643564
• Title: Phase-Fidelity-Aware Truncated Quantum Fourier Transform for Scalable Phase Estimation on NISQ Hardware
• Title（参考訳）: NISQハードウェアにおける位相忠実性を考慮した量子フーリエ変換によるスケーラブル位相推定
• Abstract要約: emphPhase-Fidelity-Aware Truncated QFT (PFA-TQFT)について紹介する。 PFA-TQFTは、ハードウェアキャリブレーションされた忠実度閾値$eps$以下の制御相回転を省略する。 我々は, IBM Eagle/Heron と IonQAria のゲート数削減を無視できる精度で, m = 30 で 31.3 -43.7% を実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Quantum phase estimation~(QPE) is central to numerous quantum algorithms, yet its standard implementation demands an $\calO(m^{2})$-gate quantum Fourier transform~(QFT) on $m$ control qubits-a prohibitive overhead on near-term noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices. We introduce the \emph{Phase-Fidelity-Aware Truncated QFT} (PFA-TQFT), a family of approximate QFT circuits parameterised by a truncation depth~$d$ that omits controlled-phase rotations below a hardware-calibrated fidelity threshold~$\eps$. Our central result establishes $\TV(P_{\varphi},P_{\varphi}^{d})\leqπ(m{-}d)/2^{d}$, showing that for $d=\calO(\log m)$ circuit size collapses from $\calO(m^{2})$ to $\calO(m\log m)$ while estimation error grows by at most $\calO(2^{-d})$. We characterise $\dstar=\Floor{\log_{2}(2π/\eps_{2q})}$ directly from native gate fidelities, demonstrating 31.3 -43.7\% at m = 30, gate-count reduction on IBM Eagle/Heron and IonQ~Aria with negligible accuracy loss. Numerical experiments on the transverse-field Ising model confirm all theoretical predictions and reveal a \emph{noise-truncation synergy}: PFA-TQFT outperforms full QFT under NISQ noise $\eps_{2q}\gtrsim 2\times10^{-3}$.
• Abstract（参考訳）: 量子位相推定~(QPE)は多くの量子アルゴリズムの中心であるが、その標準実装では、$m$制御量子ビット上の$\calO(m^{2})$ゲート量子フーリエ変換~(QFT)を必要とする。 ハードウェアキャリブレーションされた忠実度閾値~$\eps$以下の制御相回転を省略するトランニケーション深さ~$d$でパラメータ化された近似QFT回路群である \emph{Phase-Fidelity-Aware Truncated QFT} (PFA-TQFT) を導入する。 我々の中心的な結果は$\TV(P_{\varphi},P_{\varphi}^{d})\leqπ(m{-}d)/2^{d}$を定め、$d=\calO(\log m)$回路サイズが$\calO(m^{2})$から$\calO(m\log m)$に崩壊することを示す。 我々は、m = 30で31.3 -43.7 %、IBM Eagle/Heron と IonQ~Aria のゲート数削減を無視できる精度の損失で示した。 PFA-TQFT は NISQ ノイズ$\eps_{2q}\gtrsim 2\times10^{-3}$ で完全 QFT より優れる。

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